慣性原理和機械槓桿
地動儀的原理是基於慣性原理和機械槓桿。
地動儀的主體主要由青銅製成，內部有一箇懸掛的鐘擺，稱爲“都柱”，其下方有一箇青銅球，周圍有8個滑軌，連接着8個槓桿，稱爲“壓機”，這些槓桿可以控制龍嘴吐珠，如果某個方向發生地震，地震波會使地動儀震動，但懸掛的“都柱”由於慣性會保持靜止，從而帶動青銅球在相反方向的滑軌上滑動，撞擊壓機，使龍嘴張開，釋放銅球，落入對應方向的蟾蜍口中，以此指示地震的方向。
此外，地動儀的設計還包含了一些巧妙的機械結構，如“牙機巧制”，這是一種精妙的機械系統，可以在地震發生時準確指示地震方向，同時防止誤報。